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        生物質(zhì)能輔助槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)容量配置優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2018-09-26 15:12:32惠永琦
        贏未來 2018年10期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化

        惠永琦

        摘要:太陽光普照大地,太陽的能量是用之不竭的。然而由于太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)受天氣的影響而具有不穩(wěn)定性,為保證系統(tǒng)發(fā)電的連續(xù)性,需要有蓄熱系統(tǒng)和輔助熱能系統(tǒng)來補(bǔ)充能量。由于生物質(zhì)資源分布廣泛且直燃利用技術(shù)成熟,采用生物質(zhì)鍋爐進(jìn)行輔助供能。本文以1MW裝機(jī)規(guī)模為基礎(chǔ),首先介紹系統(tǒng)中各個(gè)部分的數(shù)學(xué)模型,同時(shí)建立了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析模型,采用遺傳算法加罰函數(shù)法進(jìn)行模型求解。通過此研究,確定系統(tǒng)合適的容量配置,使1MW裝機(jī)規(guī)模項(xiàng)目達(dá)到經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

        關(guān)鍵詞:太陽能;生物質(zhì);經(jīng)濟(jì)性模型;優(yōu)化

        引言:

        太陽光普照大地,太陽的能量是用之不竭的;而且太陽能熱發(fā)電絕對(duì)干凈,不會(huì)污染環(huán)境,完全符合當(dāng)前全球能源危機(jī)下新能源的選擇標(biāo)準(zhǔn)。然而由于太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)受天氣的影響而具有不穩(wěn)定性,從而引發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)。為保證系統(tǒng)發(fā)電的連續(xù)性以及滿足整個(gè)系統(tǒng)的功率平衡,需要蓄熱系統(tǒng)和輔助熱能系統(tǒng)補(bǔ)充能量。采用目前被廣泛應(yīng)用在槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的熔融鹽儲(chǔ)熱技術(shù)進(jìn)行蓄熱儲(chǔ)能;由于生物質(zhì)資源分布廣泛且生物質(zhì)直燃利用技術(shù)成熟,利用生物質(zhì)鍋爐進(jìn)行輔助供能。

        Sahin和Kodal提出,定義一個(gè)目標(biāo)函數(shù):單位總成本的功輸出。以此為目標(biāo)函數(shù),求取最大熱經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)函數(shù)條件下的系統(tǒng)最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。本文以1MW裝機(jī)規(guī)模為基礎(chǔ),建立整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析模型,采用遺傳算法加罰函數(shù)法進(jìn)行求解。通過此研究,確定系統(tǒng)合適的容量配置,使1MW裝機(jī)規(guī)模項(xiàng)目達(dá)到經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

        1、槽式太陽能蓄熱儲(chǔ)能輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)由五部分組成:集熱系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)和輔助熱能系統(tǒng)。集熱系統(tǒng)聚焦太陽直射光,加熱真空集熱管里面的工質(zhì),通過換熱系統(tǒng)加熱水產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽,驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電的系統(tǒng),從而將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,如圖1所示。

        由于受到自然條件的限制和隨機(jī)因素的影響,到達(dá)地面的太陽照度是不穩(wěn)定的,所以必須解決蓄能問題和增加補(bǔ)燃裝置。在系統(tǒng)上并聯(lián)生物質(zhì)鍋爐,使系統(tǒng)在沒有太陽輻射能量的時(shí)候能繼續(xù)滿足發(fā)電需要。

        2、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)模型

        2.1 數(shù)學(xué)模型建立

        2.1.1 太陽能集熱系統(tǒng)功率輸出模型

        對(duì)太陽能集熱系統(tǒng),其產(chǎn)熱輸出量與當(dāng)日每小時(shí)平均光照輻射量和太陽能集熱器集熱效率有關(guān)。其熱量輸出特性:

        式中:Qij(t)為i月第j天t時(shí)刻太陽能集熱場產(chǎn)生熱量,J;Ssolar為太陽能集熱器面積,m2;Eij(t)為i月第j天t時(shí)刻太陽輻射總量,J/m2;η1為太陽能集熱器的集熱效率。

        則太陽能集熱系統(tǒng)平均每小時(shí)輸出功率為:

        2.1.2 生物質(zhì)燃燒器功率輸出模型

        生物質(zhì)鍋爐要在太陽能集熱器不工作的條件且蓄熱系統(tǒng)放熱至熱量最低限的情況下,其提供的熱量經(jīng)過生物質(zhì)鍋爐直接加熱水成為過熱蒸汽,推動(dòng)汽輪機(jī)做工。其功率輸出關(guān)系式如下:

        式中:P為電站輸出電功率,W;ηRan為理想循環(huán)效率;ηr,el為汽輪發(fā)電機(jī)組效率。

        2.1.3 蓄熱系統(tǒng)功率輸出模型

        蓄熱系統(tǒng)在蓄熱溫差為△T時(shí)的蓄熱量:

        式中:Q△T為蓄熱系統(tǒng)最大蓄熱量,J;Cw為蓄熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱介質(zhì)的比熱容,J/(kg×℃);△T為蓄熱溫差,℃;ρw為蓄熱介質(zhì)的密度,kg/m3;Vtank為蓄熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱介質(zhì)的體積,m3。

        假設(shè)吸收或釋放Q△T熱量時(shí),需要t1小時(shí),則蓄熱系統(tǒng)平均輸出功率:

        2.2 經(jīng)濟(jì)性模型

        在生物質(zhì)輔助槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中,槽型拋物面聚光集熱器面積的增加,可以減少生物質(zhì)鍋爐的運(yùn)行時(shí)間,但是會(huì)導(dǎo)致蓄熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱介質(zhì)體積的增加,因此增加系統(tǒng)的初投資。實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化,是確定太陽能集熱器面積和蓄熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱介質(zhì)體積的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。本文通過建立系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù),對(duì)系統(tǒng)中主要裝置的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

        2.2.1 經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù)

        對(duì)于太陽能熱動(dòng)力系統(tǒng),獲取功量是我們的最終目的,在相同的經(jīng)濟(jì)投入情況下,獲取的功量越多,系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性越好。我們定義一個(gè)目標(biāo)函數(shù):單位總成本的功輸出。然后以此為目標(biāo),求取最大熱經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)函數(shù)條件下的系統(tǒng)最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。因此本文的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù):

        式中:M為工程使用年限內(nèi)總費(fèi)用,包括系統(tǒng)的初始投資、安裝費(fèi)用、年維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)行成本等;W為工程使用年限內(nèi)電站輸出的總功。F被稱為單位投資的產(chǎn)功率,它越,表明系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性越好,應(yīng)該追求F的最大值。

        假設(shè)工程使用年限為LPROJ年。

        (I)太陽能集熱系統(tǒng)費(fèi)用計(jì)算

        太陽能集熱系統(tǒng)總費(fèi)用主要包括太陽能集熱器和塔架初始投資、安裝和維護(hù)費(fèi)用。其總費(fèi)用C1:

        式中:Ssolar為太陽能集熱器的面積,m2;C11、C12和C13分別表示單位面積太陽能集熱器的初始投資成本、安裝費(fèi)用和年維護(hù)費(fèi)用;C14、C15和C16為與單位面積太陽能集熱器配套的塔架初始投資成本、安裝費(fèi)用和年維護(hù)費(fèi)用。

        (II)生物質(zhì)鍋爐費(fèi)用計(jì)算

        生物質(zhì)鍋爐總費(fèi)用主要包括生物質(zhì)燃燒器及配套鍋爐的初始投資、安裝和維護(hù)費(fèi)用。其總費(fèi)用C2:

        式中:C21、C22和C23分別表示單位功率生物質(zhì)鍋爐的初始投資成本、安裝費(fèi)用和年維護(hù)費(fèi)用。

        (III)蓄熱系統(tǒng)費(fèi)用計(jì)算

        蓄熱系統(tǒng)費(fèi)用主要是儲(chǔ)鹽罐和熔融鹽初始投資費(fèi)用、安裝費(fèi)用以及維護(hù)費(fèi)用。其總成本 C3:

        式中:Vtank為蓄熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱介質(zhì)的體積,m3;C31、C32和C33分別表示單位體積儲(chǔ)鹽罐的初始投資、安裝費(fèi)用和年維護(hù)費(fèi)用;C34、C35和C36分別表示單位體積儲(chǔ)熱介質(zhì)的初始投資、安裝費(fèi)用和年維護(hù)費(fèi)用。

        (IV)工程使用年限內(nèi)系統(tǒng)的運(yùn)行成本

        系統(tǒng)的運(yùn)行成本包括燃燒生物質(zhì)燃料的費(fèi)用和水泵等用電費(fèi)用等。其中生物質(zhì)燃料費(fèi)用需按月計(jì)算,其他費(fèi)用按年計(jì)算。則工程使用年限內(nèi)系統(tǒng)的運(yùn)行成本:

        式中:C41為生物質(zhì)燃料的費(fèi)用;C42為燃燒動(dòng)力費(fèi)用;C43為人工費(fèi);Ielse為其它費(fèi)用。

        i月份生物質(zhì)燃料的費(fèi)用為Fi,則生物質(zhì)燃料的年費(fèi)用C41:

        式中Fi計(jì)算如下:

        式中:Wi為一年中i月份電站需要的總功,J;Q1i為一年中i月份太陽能集熱系統(tǒng)吸收的熱量,J;Np為生物質(zhì)燃料的價(jià)格,元/t;qpellet為生物質(zhì)燃料的熱值,J/kg;η1為生物質(zhì)燃燒器的燃燒效率。

        (V)工程使用年限內(nèi)總費(fèi)用

        2.3 容量優(yōu)化配置模型及其求解

        2.3.1 優(yōu)化目標(biāo)

        假設(shè)已知某地區(qū)典型年份的每小時(shí)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù),給定槽式太陽能集熱系統(tǒng)的集熱面積和集熱效率,蓄熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱介質(zhì)的有關(guān)參數(shù)(密度、體積、比熱容等),理想朗肯循環(huán)效率、汽輪發(fā)電機(jī)組效率以及電站輸出的電功率。這樣就可以根據(jù)太陽能集熱系統(tǒng)、生物質(zhì)鍋爐以及蓄熱裝置的數(shù)學(xué)模型,得到槽式太陽能集熱系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)以及生物質(zhì)鍋爐在該年份中各個(gè)時(shí)刻的輸出功率。本文中優(yōu)化目標(biāo)是在盡可能地保證供電可靠性的同時(shí)提高整個(gè)系統(tǒng)投資的經(jīng)濟(jì)性,要選取一組最優(yōu)的組合(Ssolar,P2,Vtank ),使經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù)取得最大值。

        2.3.2 系統(tǒng)約束條件

        (1)功率平衡等式約束

        假設(shè)t時(shí)刻電站需輸出的電功率為P。則功率平衡為:

        P3(t)>0表示蓄熱系統(tǒng)放熱,反之蓄熱系統(tǒng)吸熱。

        (2)不等式約束

        (1)生物質(zhì)鍋爐滿足的條件是在集熱系統(tǒng)以及蓄熱系統(tǒng)都不運(yùn)行的條件下滿足電站需要輸出的電功率,即

        (2)太陽能集熱器面積、生物質(zhì)顆粒燃燒器功率和蓄熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱介質(zhì)體積約束:必須大于或者等于0。即有:

        2.3.3 優(yōu)化模型的求解

        本文中由于光照的不穩(wěn)定性,(Ssolar,P2,Vtank )組合不一定完全滿足功率平衡約束,這時(shí)會(huì)出現(xiàn)

        這就是電力盈余或者電力不足,電力盈余會(huì)造成資源的浪費(fèi);而電力不足影響供電的可靠性,所以必須盡可能的減小它們。定義新的目標(biāo)函數(shù):

        式中:C5表示能量浪費(fèi)懲罰;C6表示停電懲罰;它們的大小分別與電力盈余ESURPLUS和電力不足ELOSS有關(guān)。

        當(dāng) 時(shí),有

        當(dāng) 時(shí),有

        于是有

        ,

        式中:ɑ和β分別為懲罰系數(shù)。

        遺傳算法和罰函數(shù)法優(yōu)化參數(shù)步驟如下:

        (1)優(yōu)化模型初始化。在罰函數(shù)中,根據(jù)每個(gè)品質(zhì)指標(biāo)重要性設(shè)置不同懲罰值,把約束條件變成目標(biāo)函數(shù),最終確定總的目標(biāo)函數(shù)。

        (2)參數(shù)編碼:遺傳算法一般不直接處理問題空間的參數(shù)而是將待優(yōu)化的參數(shù)集進(jìn)行編碼。

        (3)初始種群的生成:根據(jù)變量(Ssolar,P2,Vtank)滿足的取值范圍進(jìn)行隨機(jī)取值,隨機(jī)地產(chǎn)生 個(gè)個(gè)體組成一個(gè)群體。

        (4)適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì):將模型求解中進(jìn)行轉(zhuǎn)化的目標(biāo)函數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù),依次計(jì)算種群中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值。

        (5)選擇、交叉和變異,產(chǎn)生新一代種群。

        (6)對(duì)新群體進(jìn)行重評(píng)價(jià)、選擇、雜交和變異。循環(huán)往復(fù),直至最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度達(dá)到某一界限或最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度和平均適應(yīng)度值不再提高,算法結(jié)束。

        整個(gè)模型求解的遺傳算法流程如圖2。

        2.4 實(shí)例分析

        (I)假設(shè)位于我國某地區(qū)的1MW生物質(zhì)能輔助槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng),該地區(qū)某月份光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)如圖3。

        本人通過長期實(shí)際調(diào)研和參照有關(guān)參考文獻(xiàn),取得關(guān)于太陽能集熱系統(tǒng)、生物質(zhì)鍋爐、蓄熱裝置和生物質(zhì)燃料有關(guān)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)性數(shù)據(jù)等。

        (II) 實(shí)例中發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果

        以本人搜集的數(shù)據(jù)為例,根據(jù)前面所給的生物質(zhì)輔助槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)模型、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù)以及一些約束條件等,將參數(shù)帶入,則有:

        當(dāng)生物質(zhì)能輔助槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)中太陽能集熱系統(tǒng)的面積為785m2,生物質(zhì)鍋爐燃燒器的功率為1.65MW,蓄熱裝置的容積為41.6m3時(shí)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù)取值最大。

        3、結(jié)論

        太陽能熱發(fā)電不會(huì)污染環(huán)境,是最清潔能源之一。為了保證系統(tǒng)發(fā)電的連續(xù)性,本文采用生物質(zhì)鍋爐進(jìn)行輔助供能。

        為確定生物質(zhì)輔助槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)的最優(yōu)容量配置,本文建立太陽能集熱系統(tǒng)、生物質(zhì)輔助熱能系統(tǒng)以及蓄熱系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和經(jīng)濟(jì)性模型,并考慮了現(xiàn)實(shí)中的一些約束條件,最終建立優(yōu)化模型。運(yùn)用遺傳算法加罰函數(shù)法對(duì)生物質(zhì)輔助槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)中太陽能集熱系統(tǒng)、生物質(zhì)輔助熱能系統(tǒng)以及蓄熱系統(tǒng)容量配置進(jìn)行了求解,得出最佳容量配置。本文的生物質(zhì)輔助槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)容量優(yōu)化配置具有參考價(jià)值。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 張耀明.太陽能熱發(fā)電技術(shù)[J].山西能源與節(jié)能,2009,(3): 28-30.

        [2] 李雪如.生物質(zhì)能輔助太陽能熱發(fā)電控制研究.[碩士學(xué)位論文],河北:華北電力大學(xué),檢測技術(shù)與自動(dòng)化裝置,2015.

        [3] 王波.儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化建模與控制策略研究.[碩士學(xué)位論文],安徽:合肥工業(yè)大學(xué),電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化,2013.

        [4] 韓璞.現(xiàn)代工程控制理論.北京:中國電力出版社,2017.04.

        [5]Eck,M.Modeling and Design of Direct Solar Steam Generating Collector Fields [J].Journal of Solar Energy Engineering, 2005,127(8):371-380.

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